JPH04209523A

JPH04209523A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH04209523A
Application number: JP40033890A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nagayama; 剛永山; Toshiji Iwai; 岩井　利二; Naoyuki Okamoto; 直幸岡本; Masashi Yamamoto; 山本　正志
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-12-04
Filing date: 1990-12-04
Publication date: 1992-07-30
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: JP3003219B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１］

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及び半導体集
積回路装置の製造に使用するイオン注入技術に関する。［０００２］

【従来の技術】従来のイオン注入装置としては、日本特
開昭５８−８７７４８号にＸ及びＹ軸方向にファラデー
カップを配列してビームの中心を求めるものが示されて
いる。［０００３］

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの装置
はイオンビームの中心を求めることはできるが、打ち込
み角度をモニタし制御する点については配慮されていな
い。［０００４］従って、本発明の一つの目的は、実際のイ
オン打ち込み角度をモニタし、角度制御系にフィードバ
ックをかけて正確な角度でイオン打ち込みを実施可能と
することにある。［０００５］本発明の一つの目的は、イオン注入におけ
るイオン注入角度のリアルタイムモニタリングを実施可
能とすることにある。［０００６］本発明の一つの目的は、イオン注入におけ
るイオン注入角度のリアルタイムでの変更を実施可能と
することにある。［０００７］本発明の一つの目的は、打ち込み濃度の均
一なＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ　　Ｄｒａｉｎ
）構造を可能とすることにある。［０００８］本発明の一つの目的は、大電流イオン注入
装置に適合したイオン注入角度の制御を実施可能とする
ことにある。［０００９１本発明の一つの目的は、サイドウオールを
使わないＬＤＤプロセスを実施可能とすることにある。［００１０１

【課題を解決するための手段］このような目的を達成す
るための本発明の概要の一つを簡単に説明すれば以下の
とうりである。［００１１１すなわち、イオン注入装置の打ち込みイオ
ン量を計測するためのファラデーカップの電極を微小分
割して打ち込み面に平行に二次元配置することにより、
各電極に流入したイオン分布からマイクロコンピュータ
によりイオンビーム角度を正確に算出し、そのデータを
フィードバックして実際の打ち込み角度を制御するもの
である。［００１２］以下、参考までに上記以外の本願発明の詳
細な説明する。［００１３］すなわち、半導体装置の製造のための被処
理半導体ウェハに所望の不純物イオンビームを照射する
ことにより前記不純物イオン量たはそれに含まれる不純
物を打ち込むためのイオン注入装置の被処理ウェハ位置
近傍に設けられた前記イオンビームの電流密度を検出す
るための電流分布検出手段により前記イオンビームの電
流分布を検出することにより前記被処理ウェハの主面に
対する前記イオンビームの入射角度データを算出する工
程、前記入射角度データに基づいて前記イオンビームの
打ち込み角度を打ち込み角度制御手段により所定の値に
自動的に調整する工程、前記被処理ウェハ位置に載置さ
れた被処理ウェハに前記調整された打ち込み角度におい
て前記所望の不純物を注入する工程よりなる前記半導体
装置の製造方法である。［００１４］さらに、各種のイオンを放出するためのイ
オンソース、前記イオンソースから放出された各種のイ
オンから所望のイオンを選択的にとりだすための質量分
析手段、前記質量分析手段から取り出された前記所望の
イオンを所定のエネルギーにか速または減速するための
イオン加速手段、前記所望のイオンよりなるイオンビー
ムを所望の形状に整形するためのビーム整形手段、前記
イオンビームにその主面が対抗するように前記被処理ウ
ェハを保持するためのウェハ保持手段、前記ウェハ保持
手段の近傍に設けられた前記イオンビームの複数の点に
おける電流密度を検出するためのイオン電流分布検出手
段、前記イオンビームが当たる前記ウェハの主面上の位
置を移動させるために前記イオンビームと前記ウェハの
相対位置を移動させるための走査手段、前記電流分布検
出手段よりのイオン電流分布データに基づいて前記イオ
ンビームの打ち込み角度を所定の値に制御するための打
ち込み角度制御手段よりなるイオン注入装置である。［００１５］さらに、被処理ウェハをイオン注入装置の
注入室内に導入する工程、前記注入室内の前記被処理ウ
ェハに第１のイオン種を第１の打ち込み角度において注
入する工程、その後、前記注入室内に前記被処理ウェハ
を収容した状態で打ち込み角度を変更し、前記被処理ウ
ェハに前記第１のイオン種またはそれと異なる第２のイ
オン種を前記第１の打ち込み角度と異なる第２の打ち込
み角度において注入する工程よりなる半導体装置の製造
方法である。［００１６］さらに、被処理ウェハをイオン注入装置の
注入室内に導入する工程、前記注入室内の前記被処理ウ
ェハに第１のイオン種を第１の打ち込み角度において注
入する工程、前記工程の実行中に前記第１の打ち込み角
度を変更する工程よりなる半導体装置の製造方法である
。［００１７］【作用】イオン源から発射されるイオンビームが微小電
極を取り付けた角度モニタ用ファラデーカップに捕らえ
られることによってビームプロファイルを得ることがで
きる。これより、イオンビームの中心を求めるために電
流計とつながっているマイクロコンピュータにより電流
値の一番大きい位置を求め、そこをビームの中心とする
。このビームの中心位置が前記ファラデーカップの中心
位置からどの程度ずれているかによってイオンビームの
入射角度を算出する。このデータをイオン源の角度制御
部またはプラテン（ウェハステージ）の角度制御部にフ
ィードバックをかけることで、イオン打ち込み角度を正
確に制御する二とができる。［００１８］

【実施例】以下、具体的な実施例について説明する。こ
れらの実施例及び図面において同一の参照番号で示すも
のは、同一または類似の機能を有することお示す。但し
、とくに、そうでない旨記載している場合はこのかぎり
でない。なお、本願において「半導体装置」とは、そう
でない旨明記する場合を除き、単体トランジスタおよび
ＩＣ等の集積回路の両方を含むものとする。［００１９］実施例の記載においては、便宜上複数の実
施例に分割して説明しているが、各実施例はばらばらの
ものではなく、相互に他の一部、変形例、またはそれら
を利用したものの関係にある。［ｉＪ＋）２０１　　（１）　　実施例１　（電磁偏向
型、中電流型）図１は本発明の一実施例に係るイオン注入装置の全体平
面略断面図である。同図において、１はイオンソース、
２はイオン引出部、３は質量分析部、４は後段加速部、
５はイオンビーム収束用四重極レンズ、６はＸ偏向板、
７はＸ偏向板、８はビームを必要な大きさに整形するた
めのビーム遮蔽板（またはカッティングマスク）、９は
ファラデーカップ、１０は被処理ウェハ、１１　（また
は１７）はプラテン、３２はイオン注入室である。［００２１１図２は前記図１に対応する要部断面図であ
る。同図において、１はイオンソース、８はビームを必
要な大きさに整形するためのビーム遮蔽板（またはカッ
ティングマスク）、９はファラデーカップ、１０は被処
理ウェハ、１２はバイアスリング、１３は電流計、１４
は測定演算用マイクロコンピュータ、１５はプラテン角
度制御部、１６はイオンソース角度制御部、１７（また
は１１）はプラテン、１８は微小電極、１９はプラテン
角度モニタ、３３は前記１７及び１８の全体を示しイオ
ンビームモニタまたはビーム電流分布検出器である。［００２２］イオンソース１は例えばフリーマン（ｆｒ
ｅｅｍａｎ）ソースで、必要に応じて所望のイオンを放
出する。質量分析部３は前記イオンソースが放出した種
々のイオンの中から磁場の作用により所望のイオンを選
択する。後段加速部４は前記質量分析部で選択されたイ
オンを所定の打ち込みエネルギーに加速または減速する
。収束レンズ５は前記後段加速管４を通過したイオンビ
ームを静電作用により適当な大きさに収束させる。Ｘ偏
向板６は前記イオンビームをビームに垂直な面内のＹ方
向に静電的に走査する。Ｘ偏向板７は前記イオンビーム
をビームに垂直な面内のＸ方向に静電的に走査する。ビーム遮蔽板８は所定の大きさの開口を有する遮蔽板で
、不要な周辺ビームをカットする。ファラデーカップ９
はカップ状のコレクタ電極に打ち込みイオンを収集する
ことにより打ち込みイオン量をモニタする。バイアスリ
ング１２は二次電子の影響を低減するために設けられて
いる。電流計群１３は各微小電極１８に流入したイオン
電流をモニタする。　（なお、被処理ウェハ１０へ注入
されるイオンの送料のモニタは通常のファラデーカップ
９．１２とそれに接続された＠流計によって行われる。）マイクロコンピュータ１４は電流計群１３からの電流
分布データからイオンビームの中心線と被処理ウェハの
主面上に立てた法線のなす角、すなわち、打ち込み角度
を算出し、それに基づいてプラテン角度制御部１５、イ
オンソース角度制御部１６、またはプラテン角度モニタ
１９を動作させて打ち込み角度を制御する。プラテン１
７は図に破線で示すように被処理ウェハ１０をその上に
保持する。微小電極群１８はプラテン１７の円筒状くぼ
み部の内面に設けられた相互に絶縁された多数の＠極よ
りなり、各電極は電流計群１３に接続されている。プラ
テン角度モニタ１９はレーザ光のプラテン１７裏面によ
る反射によりプラテン１７の主面、すなわち、ウェハ主
面の傾きを検出する。注入室３２は被処理ウェハをその
中に収容してイオン注入を行うためのもので、１、　　
ＯＸ　１０−６Ｔｏｒｒ程度またはそれ以上の高真空状
態に保持されている。［００２３］次に、前記図１及び図２に基づいて動作の
動作を説明する。一般に、イオン注入プロセスは複数の
カセットからなるウェハ群を単位バッチとするバッチ処
理によって行われる。まず、第１の処理が施される第１
のバッチがロードロック室を介して注入室３２内に導入
される。導入されたウェハは一枚ずつプラテン１１上に
載置され、イオン注入処理される。前記第１のバッチの
処理が完了すると前記ロードロック室を介してすべての
ウェハが前記注入室外に取り出される。次に、前記処理
とは異なる第２の処理を施すための第２のバッチがロー
ダにロードされるとイオン注入装置は前記第２のバッチ
に属するウェハ、カセット・または外部のコンピュータ
システムからそのバッチの処理仕様データを読み取り、
それが先行する処理が、特に、イオン種、注入エネルギ
ー等に於いて相違するときは、自動的に注入角度のモニ
タ動作を実行する。すなわち、前記図２に示すようにプ
ラテン１７にウェハ１０が載置されていない状態でこれ
から実行しようとする処理と同一条件でから打ち込みを
行いビーム電流モニタ３３によりイオンビーム電流の分
布を電流計１３を介して検出し、そのデータを内部コン
ピュータ１４で演算することによって打ち込み角度を算
出する。このうち込み角度データに基づいて内部コンピ
ュータ１４はレーザ角度モニタによりプラテン１７の向
きを光学的に検出しながらプラテン角度制御部１５によ
りプラテン１７の向きを調整する。また、この場合、イ
オンソース１の方の向きを調整してもよい。一方、この
ようなモニタリングが行われている間に前記第２のバッ
チに属するウェハを収納したウェハカセットは前記ロー
ドロック室で高真空に引かれている。前記のごとく角度
モニタリングが完了すると前記ロードロック室から前記
注入室３２内に前記第２のバッチに属するウェハが導入
される。注入室３２内に導入されたウェハは先と同様に
一枚ずつプラテン１７上に載置されて、イオン注入が施
される。［００２４］　　（２）　　実施例２　（電磁偏向型、
中電流型）図３ａないしは図３Ｃは本発明の一実施例に係るイオン
注入装置の要部断面図である。なお、以下の各実施例に
おいては、全体図か前記図１と同一またはほぼ同一であ
るので、とくに必要な場合を除き、その記載を省略する
。前記図３ａないしは図３Ｃにおいて１はイオンソース
、８はビームを必要な大きさに整形するためのビーム遮
蔽板（またはカッティングマスク）、９はファラデーカ
ップ、１０は被処理ウェハ、１１はプラテン、１２はバ
イアスリング、１３は電流計、１４は測定演算用マイク
ロコンピュータ、１５はプラテン角度制御部、１６はイ
オンソース角度制御部、１８は微小＠極、１９はプラテ
ン角度モニタ、２０はファラデーカップ内に設けられた
可動計測部すなわちフラッグである。［００２５］すなわち、ファラデーカップ９の一部をな
すフラッグ２０は通常のイオン注入時には図３ａのごと
くイオンビーム経路の側方に後退しており、打ち込み角
度モニタ時には図３０のごとく回転してせりだし図３ｂ
の状態で打ち込み角度のモニタを行う。［００２６１本装置の動作は前記実施例１のものとほぼ
同一なのでここでは繰り返さない。本装置の特徴は角度
モニタのときにフラッグがイオンビーム経路にせりだす
ところにある。従って、本装置にあってはプラテン１１
の構造が簡単になる。（００２７］　　（３）　　実施例３　（電磁偏向型、
中電流型）図４は本発明の一実施例に係るイオン注入装置の要部断
面図である。同図において、１はイオンソース、８はビ
ームを必要な大きさに整形するためのビーム遮蔽板（ま
たはカッティングマスク）、９はファラデーカップ、１
０は被処理ウェハ、１１はプラテン、１２はバイアスリ
ング、１３は電流計、１４は測定演算用マイクロコンピ
ュータ、１５はプラテン角度制御部、１６はイオンソー
ス角度制御部、１８は微小電極、１９はプラテン角度モ
ニタ、３３は前記８及び１８の全体を示しイオンビーム
モニタまたはビーム電流分布検出器である。［００２８１図１２は前記図４の電流分布検出器の配置
をイオンソース側から見た正面図である。同図において
、３３ａないしは３３ｄはそれぞれイオンビームモニタ
またはビーム電流分布検出器、３４は打ち込みイオンビ
ームの主要領域の断面である。次に、前記図４及び図１
２に基づいて動作の動作を説明する。本装置においては
、被処理ウェハのロード及びアンロードに関しては前記
実施例１のものとほぼ同一であるが、角度モニタ動作が
異なる。すなわち、本装置においてはウェハへのイオン
注入を実行しながらリアルタイムで打ち込みイオンビー
ムの周辺のイオン電流の分布を検出することにより先と
同様の演算操作によりビームの打ち込み角度を算出し、
そのデータに基づ゛いてプラテン１１またはイオンソー
ス１の向きを自動調整することによりイオン打ち込み角
度をリアルタイムで変更する。［００２９１以上説明したように、イオン打ち込み中に
定期的にまたは常時打ち込み角度のモニタリング及びそ
れに基づく打ち込み角度の修正を行うことにより、高精
度のイオン注入を実現することができる。さらに、本装
置によれば、イオン注入中に連続的に　（または間歇的
に）打ち込み角度をモニタしながら連続的に（または間
歇的に）打ち込み角度を変更することができる。［００３０１（４）　　実施例４（機械式回転及び電磁
偏向型、中電流及び大電流型）図５は本発明の一実施例に係るイオン注入装置の全体上
面模式略断面図である。なお、前記図５に対応する要部
断面図は後に説明する図７、図８ａないしは図８０、図
９のいずれか一つとほぼ同一であるので、ここでは省略
する。同図において、１はイオンソース、２はイオン引
出部、３は質量分析部、９はファラデーカップ、１０は
被処理ウェハ、２１はＸスキャンマグネット、２２は角
度補正マグネット、２３は回転ディスク（ウェハホルダ
ーまたはウェハステージ）、２４ディスク回転駆動制御
部である。［００３１］ここで、Ｘスキャンマグネット２１は磁場
によりイオンビームと垂直な面内のＸ方向にイオンビー
ムを走査する。回転ディスク２４は複数の被処理ウェハ
を保持してＹスキャンとしての高速回転を行う。［００３２］なお、本装置の動作は前記図７、図８ａな
いしは図８０、図９の場合とほぼ同一であるので、それ
らの実施例において説明する。（５）　　実施例５（機械式回転型、大電流型）図６は
本発明の一実施例に係るイオン注入装置の全体上面模式
略断面図である。同図において、１はイオンソース、２
はイオン引出部、３は質量分析部、４は後段加速部、９
はファラデーカップ、１０は被処理ウェハ、２３ａは回
転移動ディスク（ウェハホルダーまたはウェハステージ
）、２５は質量分析及びビーム整形スリット、２６はデ
ィスク回転水平駆動部、３２は注入室である。［００３３］図７は上記図６に対応する要部断面図であ
る。同図において、１はイオンソース、８はビームを必
要な大きさに整形するためのビーム遮蔽板、９はファラ
デーカップ、１０は被処理ウェハ、１２はバイアスリン
グ、１３は電流計、１４は測定演算用マイクロコンピュ
ータ、１６はイオンソース角度制御部、１８は微小電極
、１９はプラテン角度モニタ、２３ａは回転移動ディス
ク（ウェハホルダーまたはウェハステージ）、２６はデ
ィスク回転水平駆動部である。［００３４］ここで回転移動ディスク２３ａはイオンビ
−ムと垂直な面内におけるＸＹ走査に対応するように複
数のウェハを保持して高速回転及び平行移動を行う。デ
ィスク回転水平駆動部２６はこのディスク２３を回転駆
動及び水平駆動を行う。［００３５］次に、前記図６及び図７に基づいて動作の
動作を説明する。一般に、大電流型の装置にあってはイ
オンビームの方を操作することはせず、多数のウェハを
載置した回転ステージの回転と横方向への並進によって
各被処理ウェハの全面をスキャンするようにしている。従って、注入室３２内に導入されたバッチに属するウェ
ハのうちの複数枚を同時にウェハステージ２３ａ上に載
置して、同時にイオン打ち込みを実行する。この場合、
モニタリングは先の実施例１と同様に特定の打ち込み仕
様変更の際に自動的に行われる。この際、分布の測定は
前記実施例１に示すように、図７の配置において被処理
ウェハをまだ載置していない状態で行われる。［００３６］なお、本実施例及び以下の実施例の大電流
型イオン注入装置の詳細については日本特願平第２−６
７０１４号に記載されているので、それを持って本願の
記述となす。［００３７］　　（６）　　実施例６（機械式回転型、
大電流型）図８ａないし図８Ｃは本発明の一実施例に係るイオン注
入装置の要部断面図である。なお、全体図としては図６
が対応する。同図において、１はイオンソース、８はビ
ームを必要な大きさに整形するためのビーム遮蔽板、９
はファラデーカップ、１０は被処理ウェハ、１２はバイ
アスリング、１３は電流計、１４は測定演算用マイクロ
コンピュータ、１６はイオンソース角度制御部、１８は
微小電極、１９はプラテン角度モニタ、２０はファラデ
ーカップ内に設けられた可動計測部すなわちフラッグ、
２３ａは回転移動ディスク（ウェハホルダーまたはウェ
ハステージ）、２６はディスク回転水平駆動部である。［００３８］次に、前記図８ａないし図８０に基づいて
動作の動作を説明する。イオンビーム打ち込み角度モニ
タの動作に関しては図３ａないし図３０の場合と同一で
あるのでここでは繰り返さない。さらに、回転移動ディ
スク２３ａ及び被処理ウェハのロード、アンロード、並
びにイオン注入処理に関しても前記図６の場合とほぼ同
一であるので同様に繰り返さない。［００３９１本装置にあっては、複雑な動作をする回転
移動ディスク上にビーム電流検出器のような複雑な機構
が設けられていないので、前記回転ディスク２３ａの構
造を比較的簡単にすることができる。［００４０１（７）　　実施例７（機械式回転型、大電
流型）図９は本発明の一実施例に係るイオン注入装置の要部断
面図である。なお、全体図としては図６が対応する。同
図において、１はイオンソース、８はビームを必要な大
きさに整形するためのビーム遮蔽板、９はファラデーカ
ップ、１０は被処理ウェハ、１１はプラテン、１２はバ
イアスリング、１３は電流計、１４は測定演算用マイク
ロコンピュータ、１６はイオンソース角度制御部、１８
は微小＠極、１９はプラテン角度モニタ、２３ａは回転
移動ディスク（ウェハホルダーまたはウェハステージ）
、２６はディスク回転水平駆動部である。［００４１１次に、前記図９に基づいて動作の動作を説
明する。イオンビーム打ち込み角度モニタの動作に関し
ては図４の場合と同一であるのでここでは繰り返さない
。さらに、回転移動ディスク２３ａ及び被処理ウェハの
ロード、アシロード、並びにイオン注入処理に関しても
前記図６の場合とほぼ同一であるので同様に繰り返さな
い。［００４２］本装置にあっては、リアルタイムで打ち込
み角度をモニタできるので、回転移動ディスクを回転並
進駆動しながら、その回転軸を微小化移転させてリアル
タイムで打ち込み角度を変更することができる。［００４３１（８）　　実施例８（製造プロセスドサイ
ドウオールプロセス）図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は本発明の一実施例の半
導体装置の製造方法である。同図において、２７はゲー
ト電極、２８は打ち込みイオンビーム、２９は低濃度ソ
ースドレイン層、３０絶縁サイドウオール、３１高濃度
ソースドレイン層である。［００４４］ここでゲート電極２７は例えばポリサイド
皮膜で形成され、幅１００μｍ、膜厚３５０　ｎｍ程度
であり、サイドウオール３０はＣＶＤによる二酸化シリ
コン膜を異方性エツチングして形成され、その横方向の
は場は、０．２μｍ程度である。低濃度ソースドレイン
層２９は深さ０．　２μｍ程度（リンの１価イオン、５
０ＫｅＶ、１．０ＸＩＯ１３／ｃｍ２．打ち込み角度０
°すなわち垂直打ち込み）、高濃度ソースドレイン層３
１は深さ０．２５μｍ程度（Ａｓの１価イオン、８０Ｋ
ｅＶ、５．０ＸＩＯ１５／ｃｍ２、打ち込み角度０°す
なわち垂直打ち込み）である。なお、ゲート酸化膜の膜
厚は２５ｎｍ程度である。［００４５］本プロセスによれば、正確に垂直にイオン
注入をすることができるので、サイドウオールプロセス
等に於いてもゲートとソースドレインでの不所望なオフ
セット等の発生を防止することができる。［００４６］なお１本プロセスは上記いずれかの実施例
の装置により行われる。［００４７］　　（９）　　実施例９（製造プロセス２
・ノンサイドウオールプロセス）図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は本発明の一実施例の半
導体装置の製造方法である。同図において、２７はゲー
ト電極、２８は打ち込みイオンビーム、２９は低濃度ソ
ースドレイン層、３１高濃度ソースドレイン層である。［００４８１ここでゲート電極２７は例えばポリサイド
皮膜で形成され、幅１．３μｍ、膜厚３５０　ｎｍ程度
であり、低濃度ソースドレイン層２９は深さ０．２μｍ
程度（リンの１価イオン、７０ＫｅＶ、１．０ＸＩＯ１
３／Ｃｎ〕’、打ち込み角度４５°）、高濃度ソースド
レイン層３１は深さ０．２５μｍ程度（ＡＳの１価イオ
ン、８０ＫｅＶ、５．　　ＯＸ　１０１３／ｃｍ２、打
ち込み角度Ｏ０すなわち垂直打ち込み）である。なお、
ゲート酸化膜の膜厚は２５ｎｍ程度である。［００４９］本プロセスによれば、サイドウオールなど
を使用せずに、セルファラインプロセスでかつ高精度で
ＬＤＤ構造の低濃度層を形成することができる。さらに
本プロセスによれば、サイドウオールを形成するＣＶＤ
絶縁膜のプロセスバラツキに影響されないセルファライ
ンのドーピングプロセスとすることができる。［００５０１なお、以上各実施例のプロセスの実施に際
しては、上記いずれの実施例の装置も適用可能であるこ
とはいうまでもない。なお、本プロセスは上記いずれか
の実施例の装置により行われる。［００５１］

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られるものの効果を記載すれば以下
のとうりである。［００５２］すなわち、平面または３次元中の２次元表
面上に略２次元的に配置した多数の微小電極を有するフ
ァラデーカップにより打ち込みイオンビームの電流分布
を検出することにより、正確な入射ビームの入射角を算
出し、それに基いて、実際の打ち込み角度を高精度に制
御することができる。具体的には打ち込み角度の誤差を
±０．５°程度まで精密に制御することができる。［００５３１以上、本願発明の背景となった技術分野す
なわちＭＯ３ＩＣについて説明したが、本発明はそれに
限定されることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形可能であることはいうまでもない。例えば、バイ
ポーラＩＣまたはそれらの混載ＩＣなどにも適用できる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係るイオン注入装置
の全体平面略断面図である。

【図２】図２は上記図１に対応する要部断面図である。

【図３ａ］図３ａは本発明の一実施例に係るイオン注入
装置の要部断面図である。【図３ｂ１図３ｂは本発明の一実施例に係るイオン注入
装置の要部断面図である。【図３ｃ１図３０は本発明の一実施例に係るイオン注入
装置の要部断面図である。【図４】図４は本発明の一実施例に係るイオン注入装置
の要部断面図である。

【図５】図５は本発明の一実施例に係るイオン注入装置
の全体上面模式略断面図である。２図６】図６は本発明の一実施例に係るイオン注入装置
の全体上面模式略断面図である。

【図７】図７は上記図６に対応する要部断面図である。

【図８ａ］図８ａは本発明の一実施例に係るイオン注入
装置の要部断面図である。【図８ｂ】図８ｂは本発明の一実施例に係るイオン注入
装置の要部断面図である。

【図８ｃ］図８０は本発明の一実施例に係るイオン注入
装置の要部断面図である。【図９】図９は本発明の一実施例に係るイオン注入装置
の要部断面図である。

【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は本発明の一
実施例の半導体装置の製造方法である。

【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は本発明の一
実施例の半導体装置の製造方法である。

【図１２】図１２は前記図５及び前記図９のカッティン
グマスクのところに設けられたイオンビームモニタの配
置を各イオンソース側から見た正面図である。

【符号の説明】

１・・・イオンソース、２・・・イオン引出部、３・・
・質量分析部、４・・・後段加速部、５・・・イオンビ
ーム収束用四重極レンズ、６・・・Ｘ偏向板、７・・・
Ｘ偏向板、８・・・ビームを必要な大きさに整形するた
めのビーム遮蔽板、９・・・ファラデーカップ、１０・
・・非処理ウェハ、１１・・・プラテン、１２・・・バ
イアスリング、１３・・・電流計、１４・・・測定演算
用マイクロコンピュータ、１５・・・プラテン角度制御
部、１６・・・イオンソース角度制御部、１７・・・プ
ラテン、１８・・・微小電極、１９・・・プラテン角度
モニタ、２０・・・ファラデーカップ内に設けられた可
動計測部すなわちフラッグ、２１・・・Ｘスキャンマグ
ネット、２２・・・角度補正マグネット、２３・・・回
転ディスク（ウェハホルダーまたはウェハステージ）、
２３ａ・・・回転移動ディスク（ウェハホルダーまたは
ウェハステージ）、２４・・・ディスク回転駆動制御部
２５・・・質量分析及びビーム整形スリット、２６・・
・ディスク回転水平駆動部、２７・・・ゲート電極、２
８・・・打ち込みイオンビーム、２９・・・低濃度ソー
スドレイン層、３０・・・絶縁サイドウオール、３１・
・・高濃度ソースドレイン層、３２・・・イオン注入室
、３３・・・イオンビームモニタ、３４・・・イオンビ
ーム主要頭載。

【図１】

【図３ａｌ【図３ｃｌ【図７】

【図８Ｃ】【図１．０１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の工程よりなる半導体装置の製造方法
：（１）前記半導体装置の製造のための被処理半導体ウェ
ハに所望の不純物イオンビームを照射することにより前
記不純物イオンまたはそれに含まれる不純物を打ち込む
ためのイオン注入装置の被処理ウェハ位置近傍に設けら
れた前記イオンビームの電流密度を検出するための電流
分布検出手段により前記イオンビームの電流分布を検出
することにより前記被処理ウェハの主面に対する前記イ
オンビームの入射角度データを算出する工程；（２）前記入射角度データに基づいて前記イオンビーム
の打ち込み角度を打ち込み角度制御手段により所定の値
に自動的に調整する工程；（３）前記被処理ウェハ位置に載置された被処理ウェハ
に前記調整された打ち込み角度において前記所望の不純
物を注入する工程。
【請求項２】前記請求項１の製造方法において、前記電
流分布検出手段は複数のコレクタ電極を有するファラデ
ーカップである。
【請求項３】前記請求項２の製造方法において、前記複
数のコレクタ電極は略２次元平面的に配置されている。
【請求項４】前記請求項２の製造方法において、前記複
数のコレクタ電極は３次元空間内の略２次元局面上に立
体的に配置されている。
【請求項５】前記請求項１の製造方法において、打ち込
み角度制御手段は打ち込み時の被処理ウェハの主面の角
度を制御するウェハ角度制御手段である。
【請求項６】前記請求項１の製造方法において、前記工
程（１）は前記被処理ウェハへ前記所望のイオンを注入
しつつ行われる。
【請求項７】前記請求項１の製造方法において、前記工
程（２）は前記工程（３）の前記被処理ウェハへの前記
所望のイオンを注入しつつ行われる。
【請求項８】前記請求項７の製造方法において、前記工
程（１）は前記被処理ウエハへ前記所望のイオンを注入
しつつ行われる。
【請求項９】以下の構成よりなるイオン注入装置：（１
）各種のイオンを放出するためのイオンソース；（２）
前記イオンソースから放出された各種のイオンから所望
のイオンを選択的にとりだすための質量分析手段；（３）前記質量分析手段から取り出された前記所望のイ
オンを所定のエネルギーにか速または減速するためのイ
オン加速手段；（４）前記所望のイオンよりなるイオンビームを所望の
形状に整形するためのビーム整形手段；（５）前記イオンビームにその主面が対抗するように前
記被処理ウェハを保持するためのウェハ保持手段；（６
）前記ウェハ保持手段の近傍に設けられた前記イオンビ
ームの複数の点における電流密度を検出するためのイオ
ン電流分布検出手段；（７）前記イオンビームが当たる前記ウェハの主面上の
位置を移動させるために前記イオンビームと前記ウェハ
の相対位置を移動させるための走査手段；（８）前記電流分布検出手段よりのイオン電流分布デー
タに基づいて前記イオンビームの打ち込み角度を所定の
値に制御するための打ち込み角度制御手段。
【請求項１０】前記請求項９のイオン注入装置において
、前記電流分布検出手段は複数のコレクタ電極を有する
ファラデーカップである。
【請求項１１】前記請求項１０のイオン注入装置におい
て、前記複数のコレクタ電極は略２次元平面的に配置さ
れている。
【請求項１２】前記請求項１０のイオン注入装置におい
て、前記複数のコレクタ電極は３次元空間内の略２次元
局面上に立体的に配置されている。
【請求項１３】前記請求項９のイオン注入装置において
、打ち込み角度制御手段は打ち込み時の被処理ウェハの
主面の角度を制御するウェハ角度制御手段である。
【請求項１４】前記請求項９のイオン注入装置において
、前記工程（１）は前記被処理ウェハへ前記所望のイオ
ンを注入しつつ実行可能である。
【請求項１５】前記請求項９のイオン注入装置において
、前記工程（２）は前記工程（３）の前記被処理ウェハ
への前記所望のイオンを注入しつつ実行可能である。
【請求項１６】前記請求項１５のイオン注入装置におい
て、前記工程（１）は前記被処理ウェハへ前記所望のイ
オンを注入しつつ実行可能である。
【請求項１７】以下の工程よりなる半導体装置の製造方
法：（１）被処理ウェハをイオン注入装置の注入室内に導入
する工程；（２）前記注入室内の前記被処理ウェハに第１のイオン
種を第１の打ち込み角度において注入する工程；その後
（３）前記注入室内に前記被処理ウェハを収容した状態
で打ち込み角度を変更し、前記被処理ウェハに前記第１
のイオン種またはそれと異なる第２のイオン種を前記第
１の打ち込み角度と異なる第２の打ち込み角度において
注入する工程。
【請求項１８】以下の工程よりなる半導体装置の製造方
法：（１）被処理ウェハをイオン注入装置の注入室内に導入
する工程；（２）前記注入室内の前記被処理ウェハに第１のイオン
種を第１の打ち込み角度において注入する工程；（３）
前記工程（２）の実行中に前記第１の打ち込み角度を変
更する工程。